Сёння, з хуткім развіццём паўправадніковай прамысловасці, тэставанне ІС, як найважнейшае звяно для забеспячэння прадукцыйнасці мікрасхем, яго дакладнасць і стабільнасць непасрэдна ўплываюць на хуткасць выхаду мікрасхем і канкурэнтаздольнасць галіны. Па меры таго, як працэс вытворчасці мікрасхем працягвае развівацца ў бок 3-нм, 2-нм і нават больш складаных вузлоў, патрабаванні да асноўных кампанентаў абсталявання для тэставання ІС становяцца ўсё больш жорсткімі. Гранітныя асновы, з іх унікальнымі ўласцівасцямі матэрыялу і перавагамі ў прадукцыйнасці, сталі незаменным "залатым партнёрам" для абсталявання для тэставання ІС. Якая тэхнічная логіка стаіць за гэтым?
I. «Няздольнасць справіцца» з традыцыйнымі асновамі
Падчас працэсу тэставання мікрасхем абсталяванне павінна дакладна вызначаць электрычныя характарыстыкі вывадаў мікрасхемы, цэласнасць сігналу і г.д. на нанамаштабе. Аднак традыцыйныя металічныя асновы (напрыклад, чыгун і сталь) выявілі шмат праблем у практычным ужыванні.
З аднаго боку, каэфіцыент цеплавога пашырэння металічных матэрыялаў адносна высокі, звычайна вышэй за 10×10⁻⁶/℃. Цяпло, якое выпрацоўваецца падчас працы выпрабавальнай апаратуры для мікрасхем, або нават нязначныя змены тэмпературы навакольнага асяроддзя могуць выклікаць значнае цеплавое пашырэнне і сцісканне металічнай асновы. Напрыклад, чыгунная аснова даўжынёй 1 метр можа пашырацца і сціскацца да 100 мкм пры змене тэмпературы на 10℃. Такіх змен памераў дастаткова, каб зрушыць выпрабавальны зонд з кантактамі мікрасхемы, што прывядзе да дрэннага кантакту і, як следства, да скажэння дадзеных выпрабаванняў.
З іншага боку, металічная аснова мае нізкія гасячыя ўласцівасці, што абцяжарвае хуткае спажыванне энергіі вібрацыі, якая генеруецца працай абсталявання. Пры праверцы высокачастотных сігналаў бесперапынныя мікраваганні будуць ствараць вялікую колькасць шуму, павялічваючы памылку праверкі цэласнасці сігналу больш чым на 30%. Акрамя таго, металічныя матэрыялы маюць высокую магнітную ўспрымальнасць і схільныя да ўздзеяння на электрамагнітныя сігналы выпрабавальнага абсталявання, што прыводзіць да страт на віхравыя токі і гістэрэзісных эфектаў, якія перашкаджаюць дакладнасці дакладных вымярэнняў.
II. «Непахісная трываласць» гранітных падстаў
Максімальная тэрмічная стабільнасць, якая закладвае аснову для дакладных вымярэнняў
Граніт утвараецца ў выніку шчыльнага злучэння крышталяў мінералаў, такіх як кварц і палявы шпат, праз іонныя і кавалентныя сувязі. Яго каэфіцыент цеплавога пашырэння надзвычай нізкі, усяго 0,6-5×10⁻⁶/℃, што прыкладна складае 1/2-1/20 ад каэфіцыента цеплавога пашырэння металічных матэрыялаў. Нават пры змене тэмпературы на 10℃ пашырэнне і сцісканне гранітнай асновы даўжынёй 1 метр складае менш за 50 нм, што практычна адпавядае «нулявой дэфармацыі». Пры гэтым цеплаправоднасць граніту складае ўсяго 2-3 Вт/(м·K), што менш за 1/20 ад цеплаправоднасці металаў. Гэта дазваляе эфектыўна прадухіляць цеплаправоднасць абсталявання, падтрымліваць раўнамерную тэмпературу паверхні асновы і забяспечваць пастаяннае адноснае становішча вымяральнага зонда і чыпа.
2. Звышмоцнае падаўленне вібрацыі стварае стабільнае асяроддзе выпрабаванняў
Унікальныя крышталічныя дэфекты і структура слізгацення па межах зерняў унутры граніту надаюць яму высокую здольнасць рассейваць энергію з каэфіцыентам затухання да 0,3-0,5, што больш чым у шэсць разоў перавышае паказчыкі металічнай асновы. Эксперыментальныя дадзеныя паказваюць, што пры ўзбуджэнні вібрацыі частатой 100 Гц час затухання вібрацыі гранітнай асновы складае ўсяго 0,1 секунды, а чыгуннай — 0,8 секунды. Гэта азначае, што гранітная аснова можа імгненна падаўляць вібрацыі, выкліканыя запускам і выключэннем абсталявання, знешнімі ўздзеяннямі і г.д., і кантраляваць амплітуду вібрацыі выпрабавальнай платформы ў межах ±1 мкм, што гарантуе стабільнае пазіцыянаванне нанамаштабных зондаў.
3. Натуральныя антымагнітныя ўласцівасці, якія ліквідуюць электрамагнітныя перашкоды
Граніт — гэта дыямагнітны матэрыял з магнітнай успрымальнасцю прыблізна -10⁻⁵. Унутраныя электроны існуюць парамі ў хімічных сувязях і амаль ніколі не палярызуюцца знешнімі магнітнымі палямі. У моцным магнітным полі 10 мТл індукаваная інтэнсіўнасць магнітнага поля на паверхні граніту складае менш за 0,001 мТл, у той час як на паверхні чыгуну яна перавышае 8 мТл. Гэта натуральнае антымагнітнае ўласцівасць можа стварыць чыстае асяроддзе для вымярэнняў для абсталявання для тэставання інтэгральных схем, абараняючы яго ад знешніх электрамагнітных перашкод, такіх як рухавікі майстэрняў і радыёчастотныя сігналы. Яно асабліва падыходзіць для тэставання сцэнарыяў, якія надзвычай адчувальныя да электрамагнітных шумоў, такіх як квантавыя мікрасхемы і высокадакладныя АЦП/ЛАП.
Па-трэцяе, практычнае прымяненне дало выдатныя вынікі
Практыка шматлікіх паўправадніковых прадпрыемстваў цалкам прадэманстравала каштоўнасць гранітных падставак. Пасля таго, як сусветна вядомы вытворца абсталявання для тэсціравання паўправаднікоў выкарыстаў гранітную аснову ў сваёй высакаякаснай платформе для тэсціравання мікрасхем 5G, ён дасягнуў уражлівых вынікаў: дакладнасць пазіцыянавання зондавай карты павялічылася з ±5 мкм да ±1 мкм, стандартнае адхіленне дадзеных выпрабаванняў знізілася на 70%, а ўзровень памылак у адзіночным тэставанні значна знізіўся з 0,5% да 0,03%. Пры гэтым эфект падаўлення вібрацыі ўражвае. Абсталяванне можа пачынаць тэст, не чакаючы знікнення вібрацыі, скарачаючы адзін цыкл выпрабаванняў на 20% і павялічваючы гадавую вытворчую магутнасць больш чым на 3 мільёны пласцін. Акрамя таго, тэрмін службы гранітнай падставы перавышае 10 гадоў і не патрабуе частага абслугоўвання. У параўнанні з металічнымі падставамі, яе агульны кошт зніжаецца больш чым на 50%.
Па-чацвёртае, адаптавацца да прамысловых тэндэнцый і ўзначаліць мадэрнізацыю тэхналогій тэсціравання
З развіццём перадавых тэхналогій упакоўкі (такіх як Chiplet) і ростам новых галін, такіх як квантавыя вылічальныя чыпы, патрабаванні да прадукцыйнасці прылад пры тэсціраванні ІС будуць працягваць расці. Гранітныя падставы таксама пастаянна ўкараняюцца і мадэрнізуюцца. Дзякуючы апрацоўцы паверхневага пакрыцця для павышэння зносаўстойлівасці або спалучэнню з п'езаэлектрычнай керамікай для дасягнення актыўнай кампенсацыі вібрацый і іншым тэхналагічным прарывам, яны рухаюцца ў больш дакладным і інтэлектуальным кірунку. У будучыні гранітная падстава будзе працягваць абараняць тэхналагічныя інавацыі паўправадніковай прамысловасці і высакаякасную распрацоўку "кітайскіх чыпаў" са сваёй выдатнай прадукцыйнасцю.
Выбар гранітнай падставы азначае выбар больш дакладнага, стабільнага і эфектыўнага рашэння для тэсціравання мікрасхем. Незалежна ад таго, ці гэта бягучае тэсціраванне перадавых працэсаў, ці будучае даследаванне перадавых тэхналогій, гранітная падстава будзе гуляць незаменную і важную ролю.
Час публікацыі: 15 мая 2025 г.